MAX30100 Pulsoximeter Hartslag Sensor Module (OT3616)

De MAX30100 is een sensoroplossing voor SpO2 en hartslagmeting. Combineert twee LED's, een fotodetector, geoptimaliseerde optica en geluidsarme analoge signaalverwerking om pulsoximetrie en hartslagsignalen te detecteren.

U kunt deze sensor gebruiken met elke microcontroller zoals Arduino, ESP8266 of ESP32 en eenvoudig de gezondheidsparameters van de patiënt meten. Deze goedkope doe-het-zelf-pulsoximetersensor kan in meerdere toepassingen worden gebruikt als je een beginner of een elektronicaliefhebber bent.

De MAX30100-sensor kan bloedzuurstof en hartslag meten. We kunnen elk scherm zoals een 16x2 LCD-scherm gebruiken om de waarde van SpO2 en BPM te bekijken. De zuurstofconcentratie in het bloed, SpO2 genaamd, wordt gemeten in percentage en de hartslag/pulsfrequentie wordt gemeten in BPM.

maat: 30 * 20 mm

Meer over deze module

Bbeschikt over een geavanceerde oximeter en hartslagsensor, die werkt op basis van op twee geïntegreerde LED's, een lichtgevoelig element en een zeer nauwkeurige en geavanceerde analoge voorkant met weinig ruis, voor zuivere en nauwkeurige metingen.

Door bv. een wijsvinger op de bovenkant van de sensor te plaatsen kun je zowel de hartslag als de zuurstofverzadiging in het bloed via de I2C-interface te krijgen.

Functies zoals de Ambient Light Cancellation (ALC) en de discrete tijdfilters, zorgen ervoor dat geen omgevingslicht of 50/60Hz de metingen verstoort.

Een van de belangrijkste kenmerken van dit apparaat is het lage stroomverbruik: het is mogelijk om het apparaat in de Standby-modus te zetten, waar het een zeer laag stroomverbruik heeft.

Al met al is deze module dus een ideale oplossing voor verschillende hartslag- en SpO2-gerelateerde toepassingen, evenals de ontwikkeling van nieuwe algoritmen voor het lezen van bloedparameters op basis van de rode en infrarood absorptie-eigenschappen van het menselijk lichaam, voornamelijk voor de arteriële bloedzuurstofsaturatie (SpO2) en hartslag (HR).

Hoe werkt SpO2 meting op basis van IR en Rood LED licht met deze MAX30100 sensor

De meting van de hemoglobinezuurstofverzadiging (HbO2) door de absorptie van het rode en IR-licht van de pulserende componenten te meten, werd in 1935 geïntroduceerd door Karl Matthes, een Duitse arts. In het begin waren er geen goede fotodetectoren en in plaats daarvan werd de IR-band, de groene band van het lichtspectrum, gebruikt. Naarmate de technologie vorderde, werden betrouwbaardere methoden voor lichtdetectie ontwikkeld en werd het groene licht vervangen door het IR-licht. Tegenwoordig maken geavanceerde algoritmen scheiding mogelijk tussen de signalen van het pulserende arteriële bloed en bewegend veneus bloed, waardoor nauwkeurigere en betrouwbaardere metingen mogelijk zijn. De sensor op deze module, de MAX30100 is een moderne, geïntegreerde pulsoximeter en hartslagsensor IC.

Deze sensor heeft twee geïntegreerde LED's met de RODE en IR-LED's, die worden gebruikt om de respectieve golflengten uit te zenden. De golflengten van deze LED's zijn respectievelijk 660nm en 880nm. Het gereflecteerde licht wordt gedetecteerd door een rood/IR-fotodetectorelement en bemonsterd door een delta-sigma 16-bits ADC met lage ruis. De analoge voorkant van de MAX30100-sensor is voorzien van een Ambient Light Cancellation (ALC)-sectie, die lichtvervuiling van het fotodetectorelement elimineert. De 16-bits ADC wordt gefilterd door een discrete tijdfilter om 50/60Hz interferentie en brom te voorkomen. De uitgangsbemonsteringsfrequentie kan worden aangepast van 50 Hz tot 1 kHz. Er is ook een temperatuursensor, die kan worden gebruikt om de veranderingen in de omgeving te compenseren en de metingen te kalibreren.

De MAX30100-sensor heeft de FIFO-buffer, 16 woorden diep. De FIFO-buffer slaat de gemeten waarden op en kan een onderbreking genereren wanneer de buffer vol is, waardoor de host-MCU andere taken kan uitvoeren terwijl de gegevens door de sensor worden verzameld.

De geïntegreerde LED-drivers worden bediend met pulsen van selecteerbare breedte: pulsen kunnen variëren van 200 µs tot 1600 µs. De breedte van de puls is van invloed op de beschikbare ADC-bitdiepte en samplefrequentie. De pulsbreedte van 1600 µs maakt een maximale resolutie van 16 bits mogelijk met de hoogste samplefrequentie van 1 ksps, terwijl de pulsbreedte van 200 µs slechts 100 sps toelaat voor een resolutie van 16 bits. Door de resolutie te verlagen tot 13 bits, wordt de volledige samplesnelheid van 1 ksps mogelijk. Controle van de LED-pulsbreedte, samen met de programmeerbare LED-stroom, zorgt voor een optimalisatie van de meetnauwkeurigheid en het stroomverbruik. De voeding voor de LED's komt rechtstreeks van de 3,3V-rail van de mikroBUS™.

Om de metingen te verbeteren, maakt de MAX30100-sensor gebruik van een temperatuursensor. Dit is een redelijk nauwkeurige temperatuursensor, die de matrijstemperatuur meet met een nauwkeurigheid van ±1C in het bereik van -40C tot +85C. Deze sensor kan uit zijn dataregister worden uitgelezen en kan optioneel worden gebruikt om de sensormetingen te compenseren voor schommelingen in de omgevingstemperatuur. Er zijn echter verschillende andere externe factoren die de nauwkeurigheid van het apparaat kunnen beïnvloeden: naast de temperatuur kunnen de metingen ook negatief worden beïnvloed door de overmatige beweging. Ook kan te veel druk de capillaire bloedstroom vernauwen en daardoor de betrouwbaarheid van de gegevens verminderen. Die problemen vloeien voort uit de aard van de meetmethode en moeten worden overwogen bij het ontwikkelen van een eigen toepassing.

De MAX30100-sensor wordt geleverd door de kleine LDO, die schone en rimpelvrije 1,8 V levert voor de interne logica en het fotodetectorelement van de sensor. De ingangsspanning is ook afkomstig van de 3,3V-stroomrail van de mikroBUS™.

Naast de I2C-lijnen van de sensor-IC, die naar de respectievelijke mikroBUS™ SCL- en SDA-lijnen worden geleid, wordt de onderbrekingslijn van de sensor ook naar de mikroBUS™ INT-pin geleid. Door het juiste INT register in te stellen, kan de interrupt worden gegenereerd en ingeschakeld voor 5 verschillende bronnen: power ready, SpO2 ready, HR ready, temp ready, FIFO full. De power ready interrupt is standaard ingeschakeld en kan niet worden uitgeschakeld in de software, maar alle andere interrupts kunnen worden uitgeschakeld of ingeschakeld.